미적분Ⅰ도함수의 활용수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

곱이 주어진 두 삼차함수

문제

두 삼차함수 f(x)f ( x )g(x)g ( x )가 모든 실수 xx에 대하여 f(x)g(x)=(x1)2(x2)2(x3)2f ( x ) g ( x ) = ( x - 1 ) ^{2} ( x - 2 ) ^{2} ( x - 3 ) ^{2} 을 만족시킨다. g(x)g ( x )의 최고차항의 계수가 33이고, g(x)g ( x )x=2x = 2에서 극댓값을 가질 때, f(0)=qp\displaystyle f' ( 0 ) = \frac{q}{p}이다. p+qp + q의 값을 구하시오. (단, ppqq는 서로소인 자연수이다.) [4점]

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해설

f(x)g(x)=(x1)2(x2)2(x3)2f ( x ) g ( x ) = ( x - 1 ) ^{2} ( x - 2 ) ^{2} ( x - 3 ) ^{2}에서 g(x)g ( x )x=2x = 2에서 극댓값을 가지므로 g(x)g ( x )(x2)2( x - 2 ) ^{2}을 인수로 갖고, g(x)g ( x )의 최고차항의 계수가 양의 실수이므로 삼차함수의 개형을 통해 (x3)( x - 3 )을 인수로 가짐을 알 수 있다. (g(x)g ( x )(x1)( x - 1 )을 인수로 가질 때, x=2x = 2에서 극솟값을 갖게 된다.) g(x)g ( x )의 최고차항의 계수가 33이므로 g(x)=3(x1)2(x3)g ( x ) = 3 ( x - 1 ) ^{2} ( x - 3 )이다. f(x)g(x)=(x1)2(x2)2(x3)2f ( x ) g ( x ) = ( x - 1 ) ^{2} ( x - 2 ) ^{2} ( x - 3 ) ^{2}에서 f(x)=13(x1)2(x3)\displaystyle f ( x ) = \frac{1}{3} ( x - 1 ) ^{2} ( x - 3 )이다. f(x)f ( x )를 미분하면 f(x)=23(x1)(x3)+13(x1)2\displaystyle f' ( x ) = \frac{2}{3} ( x - 1 ) ( x - 3 ) + \frac{1}{3} ( x - 1 ) ^{2}이므로 f(0)=23(1)(2)+13(1)2=73\displaystyle f' ( 0 ) = \frac{2}{3} ( - 1 ) ( - 2 ) + \frac{1}{3} ( - 1 ) ^{2} = \frac{7}{3}이다. 그러므로 p=3,q=7p = 3 , q = 7이 되고 p+q=3+7=10p + q = 3 + 7 = 10이다.

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